상용화와 원천 기술, 두 마리 토끼를 잡아라!

굵직한 국책 과제는 물론, 중소기업들에 대한 기술 지원과 시제품의 성능 및 신뢰성 평가까지 소형모터 업계의 다양한 필요를 충족시켜 온 전자부품연구원 정밀기기연구센터. 성하경 센터장을 통해 연구센터 현황과 향후 기술 개발 로드맵에 대한 이야기를 들어봤다.

글 / 성지영 기자 (syoung@doobee.com)

전자부품연구원 정밀기기연구센터 성하경 센터장

Q. 지금까지 연구 개발에 성공한 주요 사례에 대해 말씀해주십시오.
A. 1999년 이후로 정밀기기연구센터는 수많은 기술과 관련 제품을 개발해왔고, 이를 해당 업체들에 기술 이전하여 상용화시켰습니다. 아니, 많은 경우에는 업체들이 사업화하기 원하는 분야에 대해 먼저 의견을 수렴한 뒤 그에 따라 개발 방향을 잡기도 했지요.
그 중에서 먼저 정밀 구동 부품 분야를 소개하자면, 카드리더기용 초음파 모터 기술이 있습니다. 특히 스테이터의 설계 및 제작 기술과 구동 드라이버 설계 기술 개발에 성공했지요. 자동차 클러스터용 마이크로 스테핑 모터와 펀칭 머신용 리니어 모터, 표준형 BLDC 모터 등에 관련된 기술도 저희 연구원들의 손을 거쳐 개발된 것입니다. 이들 기술을 응용한 BLDC 모터 코어용 권선기나 HB형 스테핑 모터 및 컨트롤러, 모터 회전각도 정밀 측정장치, 멀티미디어용 마이크로 모터 등은 관련 업체들에 의해 성공적으로 상용화됐습니다.
초정밀 메카트로닉스 분야에서는 퍼스널 로봇용 핵심 부품인 드라이버 일체형 구동 액추에이터와 나노급 서보 스테이지 기술, 엑스레이를 이용한 산업용 자동 검사 장비, 내시경 수술용 로봇 비전 시스템 등을 개발해냈지요.
감각 디바이스 분야에서도 많은 성과가 있었습니다. 특히 휴먼 컴퓨터 기반의 기술과 관련, 액티브 카메라 시스템과 햅틱 디바이스 및 음성 인식 기술이 개발됐습니다.

Q. 진행 중인 과제에는 어떤 것들이 있습니까.
A. 현재 직경 2ф의 극소형 정밀모터와 메탈 파우더 성형코어를 이용한 소형 고출력 모터, 42V 자동차에 적용될 에어컨용 일렉트릭 모터 및 전용 드라이버 등의 개발에 주력하고 있습니다.
몇 가지 과제들은 단기, 중기, 장기로 나누어 개발을 진행하기도 하지요. 우선 단기 과제로 2006년까지 IPM형 BLDC 모터의 최적 구조연구 및 저전압 대출력 설계 및 제작 기술, 저진동 고분해능의 고출력 HB형 스테핑 모터, 펄스형 리니어 모터의 대추력화 기술 등을 완료할 예정입니다. 단기간에 개발이 어려운 리니어 초음파 모터의 초미세 위치제어 기술이나 펄스형 리니어 모터의 대추력 및 고정밀화 기술들은 중·장기 계획에 따라 추진해 나갈 것입니다.
상용화 과제도 별도로 진행 중인데, 기간에 따라 구체적인 목표를 세워두었지요. 현재 대추력 동기형 리니어 모터와 직류형 리니어 모터, 초고분해능의 위치제어용 동기형 AC 서보 모터 및 드라이버, 초고밀도 AC 서보 모터, 고효율 SPM형 BLDC 모터 등의 성능 향상에 주력하고 있습니다.

Q. 전자부품연구원 정밀기기연구센터는 2000년, 부천시의 첨단 협력단지 조성 요청에 따라 소형모터 업체들이 집적되어 있는 부천 테크노파크로 자리를 옮겼지요. 그 만큼 업계 지원 기능도 강화되었을 것 같은데요.
A. 그렇습니다. 현재 저희 연구센터가 건물의 1층을 사용 중이고, 2층부터 4층에는 총 18개의 소형모터 업체들이 입주해 있지요. 이처럼 가까이 있다 보니 비교적 간단한 기술 상담부터 국책 과제 수행에서의 협력까지 다양하게 지원 중입니다.
특히 제품 개발시 원활하게 성능 및 신뢰성을 평가할 수 있도록 다양한 측정 장비를 갖추었으며, UL이나 CE와 같은 해외인증용 시험 평가도 대행해 주지요. 그밖에 국내외 소형모터 전문인 기술 세미나 개최, 기업 수탁 과제 개발, 소형모터 산업 현황 분석 및 자료 지원 등도 수행하고 있습니다.

Q. 성능 및 신뢰성 평가를 위해 연구센터가 보유한 측정 장비들에는 어떤 것이 있습니까.
A. 연구센터가 수행해주는 주요 시험 항목으로는 N-T-I 특성 평가, 소음 및 진동 특성 평가, 온도 상승 시험, 열 충격 시험 등의 신뢰성 평가가 있습니다. 이를 위해 토크 측정기, 미소 코깅 토크 미터, 펄스 모터 측정기, 진동 측정기, 밸런싱 머신, 가우스 미터, 진원도 측정기, IR 카메라 등 30종의 장비를 갖추고 있지요. 또한 회로 분석을 위한 시그널 분석기, 각종 오실로스코프, MDS, 롬 라이터, LCR 미터 등이 있으며 기구 측정 및 가공 장비도 총 35종이 구비되어 있습니다.
저희 연구원들이 직접 측정 업무를 수행하기 때문에 30분 이내의 간단한 측정은 무료로, 그 이상이 소요되는 정밀한 측정에 대해서는 약간의 인건비를 받는데, 한 해 평균 약 5천건의 측정을 수행할 만큼 업체들의 이용률이 높은 편이지요. 그러다 보니 간혹, 직접 측정할 수 있도록 실험실을 개방해 달라는 요구가 있기도 합니다. 하지만 장비들이 워낙 고가인데다 세계에서 몇 대 안 되는 해외 장비들도 다수 있어서 어려운 실정이지요. 사실 관리자가 없으면 더 쉽게 고장이 나게 마련인데, 한 번 고장이 나면 비용은 둘째 치더라도 고치는 데만 2∼3개월이 소요됩니다. 그러면 정작 급하게 필요할 때에 장비를 이용하지 못하는 수도 생기지요. 이를 방지하기 위해서라도 실험실 개방은 신중을 기해야 할 사안입니다.

Q. 국내 소형모터 기술은 어느 정도 수준이라고 보십니까.
A. 모터 기술은 네 부분으로 세분화해 볼 수 있습니다. 요소 부품 기술과 설계 및 해석 기술, 제조 기술 그리고 신뢰성 기술이 그것이지요. 요소 부품을 가지고 적용될 제품에 최적화시키는 설계 및 해석 기술이나 제조, 신뢰성 기술은 매우 높은 수준이며, 거의 80% 정도 국내 기술로 수행이 가능합니다.
안타까운 것은 베어링이나 마그네틱 제조 기술과 같이 모든 기술의 바탕이 되는 요소 부품 기술에서는 고전을 면치 못한다는 것입니다. 국내 시장이 워낙 좁다 보니 자체 수급이 힘들었고, 요소 부품의 소재들 중 다수는 국내 생산이 어려워 연구도 활성화되지 못했기 때문이지요.

Q. 향후 기술 개발 추세에 대한 견해를 말씀해 주십시오.
A. 메카트로닉스와 정보통신기기의 기술적 전환기가 다가옴에 따라 기존 장비의 고성능화 및 다기능화 그리고 새로운 개념의 장비에 대한 요구가 증가할 것으로 보입니다. 소형 정밀 모터도 그 추세에 따라 우선 외형적으로 소형·경량화 되고, 기능적으로는 고정밀·고효율화되기 위해 부단한 기술 발전이 요구되고 있습니다.
결국 향후의 연구 과제는 고효율을 위한 자기회로 최적 설계 기술, 고성능을 위한 최적 구동 기술, 고정밀을 위한 컨트롤 기술의 세 가지로 요약할 수 있겠지요. 최근 고유가 시대를 맞아 에너지 절감이 업계의 당면 과제가 되면서 이에 대한 연구도 기대됩니다.■